Основы проектирования металлургических заводов: Справочное издание

А. Авдеев, В.М. Друян, Б.И. Кудрин.
Интернет Инжиниринг, 2002 г.

Ссылка доступна только зарегистрированным пользователям.
Основы проектирования металлургических заводов: Справочное издание

 

5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

 

5.1. КОНВЕРТЕРНЫЕ ЦЕХИ
5.1.1. Общее в решениях по конвертерным цехам
В мире насчитывается более 250 цехов с кон­вертерами разной ёмкости (в России — 8 цехов).
Различия цехов обусловлены прежде всего из­менением объёма производства, сортаментом вып­лавляемой стали, особенностями генерального пла­на завода. Предпринимавшиеся в стране и за рубе­жом попытки повторного применения разработан­ных проектов цехов из-за техноценологических ограничений не увенчались успехом. Хотя все цехи в мире строились по индивидуальным проектам, изучение результатов строительства и эксплуата­ции позволяет выявить некоторые закономернос­ти, общие для большинства известных объектов.
Укрупненные показатели конвертерных цехов:
Ёмкость конвертера, т     300-400                200-250                100-160
Строительство:
металлоконструкции,
                              т/м           0,7-0,8   0,8-0,9   0,9-1,0
оборудование, кг/т           6-7          8—9       9—10
Запас в цехе, сут:
металлолома                  0,25~0,5   0,25-0,5 0,25-0,5
ферросплавов    1            1             ]
сыпучих               0,5         0,5          0,5
огнеупоров         1             1             1
Расход материалов, кг/т:
чугуна 800-850                800-850                800-850
металлолома      350-300                350-300                350-300
ферросплавов    10-15     10-15     10-15
извести 60-80     60-80     60-80
шпата  1-2          1-2          1-2
огнеупоров:
для конвертеров                2—2,2   2,2—2,4                2-2,6
для ковшей          8-9          9-10       10—11
Расход энергоресурсов:
кислорода, mj/t 55-60     55-60     55-60
аргона, м3/т        1            1             1
азота, м3/т          5             5             5
воды, т/т              10-12     12-15     15-18
электроэнергии,
кВт   ч/т                !5-20      20-25     25-30
топлива, кг/т       50-60     60-70     70—80
В состав цеха входят два конвертера, реже три или один конвертер. Цех работает на обычном передельном чугуне и ломе. Сталь разливается на слябовых или сортовых установках непрерывной разливки, а на некоторых заводах еще и в слитки. Предусмотрена установка третьего конвертера. Здание цеха состоит из пролётов: скрапного, кон­вертерного, загрузочного, перестановки шлако­вых ковшей и ковшевого. В состав цеха входит отдельно стоящее миксерное отделение.
Скрапной пролёт предназначен для приёма совков с ломом, поступающих из скрапоразделочного цеха, установки совков на весы, коррек­тировки навески и передачи совков в загрузоч­ный пролёт для завалки лома в конвертер. Ос­новное оборудование пролёта — краны для пере­становки совков, магнитные краны, весы, скра-повозы. Скрапной пролёт соединён с загрузоч­ным поперечными путями широкой колеи.
Конвертерный пролёт — наиболее насыщен­ная оборудованием часть цеха — этажерка с не­сколькими рабочими площадками. Основное на­значение пролёта — размещение конвертеров и непосредственно обслуживающего их оборудова­ния. По длине пролёт разделён на три участка: конвертерный (занимает среднюю часть), подго­товки ферросплавов и фурм. По ширине кон­вертерный пролёт также делится на три части. Центральную занимает подъёмный газоход кот­ла-утилизатора газоотводящего тракта. По одну сторону от него находится машина подачи кис­лорода с фурмами, по другую — комплекс пода­чи сыпучих материалов. За сыпучими (за преде­лами конвертерного пролёта) размещается опус­кная часть газоотводящего тракта. Наряду с кон­вертерами в пролёте установлены краны для за­мены фурм, кран для обслуживания участка фер­росплавов, машины для ломки футеровки кон­вертеров, автопогрузчики и др.
Под конвертерами уложены пути широкой колеи, соединяющие конвертерный цех с отделе­нием непрерывной разливки стали и пересекаю­щие все пролеты (кроме скрапного). По этим путям ковши со сталью передаются на сталевозах в ОНРС, а ковши со шлаком — в пролёт переста­новки шлаковых ковшей. По этим же путям по­рожние ковши после разливки возвращаются в ковшевой пролёт для подготовки к приёму оче­редной плавки.
Загрузочный пролёт предназначен для приёма совков с ломом из скрапного пролёта и ковшей с чугуном из миксерного отделения с последующей разгрузкой их в конвертеры. Пролёт перекрыт рабочей площадкой, являющейся продолжением основной рабочей площадки конвертерного про­лёта. На рабочей площадке уложены пути широ­кой колеи, по которым из миксерного отделения в заливочных ковшах, установленных на чугуно­возы, доставляется чугун. Основное оборудова­ние пролёта — литейные (заливочные) краны для заливки чугуна и полупортальные краны для за­валки лома.
Пролёт перестановки шлаковых ковшей ис­пользуется для приёма ковшей, поступающих на шлаковозах из-под конвертеров, перестановки их на железнодорожные шлаковозы и вывоза за пре­делы цеха. Пролёт оборудован мостовыми крана.
 Проектирование сталеплавильного производства ми и шлаковыми стендами. Ковшевой пролёт предназначен для подготовки сталеразливочных ковшей к плавке и проведению холодного ремонта со сменой футеровки. Кроме того, в пролёте ре­монтируются заливочные (чугуновозные) ковши. Основное оборудование пролёта — стенды, го­релки для сушки ковшей, машины для ломки футеровки, ремонтные ямы, краны.
В некоторых цехах миксерное отделение при­мыкает к основному зданию. Но оно может быть выполнено отдельно стоящим и соединено с за­грузочным пролётом эстакадой для подачи жид­кого чугуна. Отделение однопролётное с двумя рабочими площадками, одна из которых (ниж­няя) используется для подачи чугуна в загрузоч­ный пролёт, а вторая — для обслуживания мик­серов. Чугун из доменного цеха подается по эста­каде. Основное оборудование — миксеры ёмкос­тью по 2500 т, заливочные краны, машины для скачивания шлака и чугуновозы.
Приведённые укрупнённые показатели, харак­теризующие при заданной ёмкости конвертера конвертерный цех, предполагают, что существу­ет среднее (или интервал), своеобразная норма, на которую следует ориентироваться проектиров­щику. А эксплуатационнику необходимо стре­миться к этой проектной производительности. Но статистические данные показывают, что на уров­не конвертерного цеха (сталеплавильного произ­водства) для конкретных условий показатели раз­личаются значительно сильнее, чем могло бы сле­довать из любой вероятностной оценки. Напри­мер, расход электроэнергии на 1 т конвертерной стали в целом по отрасли непрерывно увеличивал­ся за 20 лет с 25 кВт ∙ ч/т до 32 кВт ∙ ч/т к 1990 г., в последующие годы нестабильного производства он вырос ещё в 1,5 раза. Минимальная величина Aуд в стабильных условиях и при полной загрузке составляла 12,7 кВт ∙ ч/т, максимальные (если ис­ключить Тулачермет с его Aуд = 200 кВт ∙ ч/т) — на Азовстали (58,9 и 58,3) и ЧерМК (83,9 кВт ∙ ч/т).
В цехах с двумя конвертерами в работе посто­янно находится один агрегат, в цехах с тремя кон­вертерами — два. В период создания и освоения первых конвертерных цехов такое решение было вынужденным из-за низкой стойкости футеров­ки агрегатов (150—200 плавок) и частых остано­вок на её замену При отсутствии резервного кон­вертера возникала опасность значительных коле­баний суточного производства стали (вплоть до полного его прекращения), что осложняло рабо­ту завода из-за возникновения избытков чугуна, кислорода, извести, нехватки заготовки для про­катных цехов, колебаний в расходе электроэнер­гии и т.д. В этих условиях без резервного агрега­та нельзя было обойтись.
В последние годы стойкость футеровки воз­росла, и появилась принципиальная возможность отказа от резервного агрегата. При оценке эф­фективности работы цеха учитываются показа­тели не только по собственно цеху, но и по пус­ковому комплексу, в который входят также от­деление непрерывной разливки стали, кислород­ная станция, известково-обжигательный цех, обо­ротный цикл водоснабжения. Для оценок можно принимать следующее распределение затрат на строительство: собственно конвертерный цех —-15—20 %; отделение непрерывной разливки ста­ли — 30—35 %; прочие объекты пускового комп­лекса — 50-55 %.
При любом варианте состава цеха (три кон­вертера, из которых всегда работают два, или два конвертера, из которых в работе находятся то один, то два) все объекты комплекса, включая ОНРС, должны рассчитываться на обеспечение одновременной работы двух конвертеров, т.е. за­траты на сооружение этих объектов будут оди­наковыми. Экономия капиталовложений дости­гается только по собственно конвертерному цеху — за счёт отказа от одного конвертера, одного газоотводящего тракта и нескольких единиц ме­нее капиталоемкого оборудования (сталевоз, шла-ковоз, машина подачи кислорода и др.), а также сокращения длины конвертерного и загрузочно­го пролётов. Остальные пролёты цеха (ковшевой, скрапной, перестановки шлаковых ковшей, уча­сток ферросплавов, миксерное отделение), а так­же миксеры, краны, ковши сохраняют одинако­выми, поскольку их рассчитывают из суточного объёма производства, который для обоих вари­антов одинаков.
Расчёты показывают, что в случае отказа от резервного конвертера стоимость собственно цеха сократится приблизительно на 20 %. Капитало­вложения в цех составляют всего 15—20 % от сто­имости комплекса, общие затраты сократятся приблизительно на 3—4 %.
Однако при отказе от резервного конвертера сократится и выплавка стали в цехе. Объясняется это в первую очередь тем, что в период замены футеровки в цехе с двумя конвертерами в работе остается только один агрегат (а в трёхконвертер-ном цехе — всегда два). Кроме того, в цехе с дву­мя конвертерами возрастут простои из-за неиз­бежной остановки одного из конвертеров в связи с проведением профилактического (или аварий­ного) ремонта газоотводящего тракта, обрыва настыли с горловины, разбивки и набивки вы­пускного отверстия. В трёхконвертерном цехе простои конвертера на замене футеровки компен­сируются подключением резервного агрегата, и в работе всегда находятся два конвертера.